开窗侧钻井固井技术研究与应用

任嘉伟 高彦峰 杨丹 黄杰伟

摘 要：2016-2017年国际油价整体低靡，为有效降低钻井成本，盘活老井，提高采收率，吐哈油田大力实施开窗侧钻井，最小理论间隙只有12.5mm和11.4mm。侧钻井由于其本身的局限性--均为定向井、环空间隙小、水泥环薄，给固井施工带来很大难度，通过使用胶乳水泥浆，优选扶正器类型，合理设计扶正器加法，改变固井工艺，有效提高固井质量。

关键词：开窗侧钻井;胶乳水泥浆;扶正器;固井工艺;固井质量

1 吐哈开窗侧钻井固井难点

①井眼轨迹呈增--降趋势，出窗口狗腿大，套管下入困难。2011-2015年开窗侧钻井完成30口，有5口在出窗口套管下入困难;②环空压耗大，难以设计合理的顶替排量，影响固井质量;侧钻井尾管固井，环空流动阻力大，循环压耗大，顶替排量和合理流态使用受到限制，为了减少过高的泵压，只能采取小排量固井，导致顶替效率低，加之吐哈侧钻井尾管长度都比较短，注水泥浆量少，水泥浆与井壁接触时间短，极易发生水泥浆窜槽现象，影响固井质量。据统计，11年-15年，小井眼固井施工30井次，有7口井固井质量差，固井优质率33.3%;③水泥环薄，要求水泥浆低失水、低摩阻，同时水泥石必须具有一定的强度和韧性，满足固井施工及后期开采需求;④侧钻小井眼对替浆量要求精确度很高，如果组合胶塞复合性差，不能碰压，多则替空，少则流塞，增加后续作业。据统计，11年-15年，有1口井出现替空，1口井少替留塞;⑤浮箍、浮鞋易失效，工具性能要求高;开窗侧钻井由于压力高，对浮箍、浮鞋冲击压力大，工具易失效，造成留塞、水泥返高不够。据统计，近五年有5口井因为浮箍、浮鞋失效造成留水泥塞。

2 固井技术研究

2.1 水泥浆体系

2.1.1 开窗侧钻井对水泥浆体系的要求

开窗侧钻井环空间隙小，水泥环薄，根据固井施工以及后期开采需求，考虑水泥浆韧性、失水、防窜性能为主，要求水泥浆具有：良好的失水、良好的防窜性、改变水泥石性能。经调研，胶乳水泥浆满足上述性能。

2.1.2 水泥浆性能对比

①水泥是力学性能对比：与常规水泥浆相比，在相同的养护条件下，胶乳水泥的抗压强度有所降低，弹性模量有所下降，及刚性下降，弹性提高，表明韧性增强;②防窜性能对比：胶乳水泥浆静胶凝强度（48-240Pa）发展迅速，防窜性优于常规水泥浆;③失水控制：胶乳中的胶粒在在压差作用下在水泥颗粒间聚集成膜，使滤饼的渗透率降低，有利于控制失水。

2.1.3 胶乳水泥浆综合性能

根据室内试验和技术要求，确定水泥浆配方为：天山G中+0.4%KQ-B+6%KC-1+5%BCT-800L+33%水。可以看出，胶乳水泥浆稠化时间可调，失水少，流变性好，满足固井施工要求。

2.2 下套管技术

2.2.1 井眼准备

强化钻具结构通井：根据入井套管串刚性确定通井钻具结构，原则是通井钻具刚性大于入井套管钻具刚性。对出窗口狗腿大段，反复短拉，保证井眼畅通，套管能顺利到底。

2.2.2 改变扶正器类型

焊接式扶正器其牢固程度受焊接质量影响，给扶正器安全使用带来隐患，在侧钻小井眼中有可能因为扶正器损坏造成下套管遇阻，因此，将其改为整体式，整体式扶正器具有足够的弹性和韧性，所以能够保证扶正器能夠顺利的通过套管段和裸眼段，与井壁之间的摩擦阻力小，便于套管的轴向运动和圆周方向的转动，便于套管顺利下入。

2.2.3 优化扶正器加法

在扶正器设计上，通过完钻时和地质人员沟通，了解清楚油水层分布;和采油厂沟通，了解主要开采层位;在主要开采层位上下设计套管扶正器，确保开采层质量。

2.3 固井工艺研究

2.3.1 优化管串结构

单浮箍设计为双浮箍，一只浮球式，一只弹簧式，浮球式放在上部，减缓冲击力，保证固井碰压后有一只能正常工作，防止水泥浆倒返。

2.3.2 优化现场施工工艺

现场对胶乳和降失水剂利用水泥车湿混，保证均匀，达到批混批注的效果。同时固井施工过程中全程采用水泥车计量，确保计量准确。

2.3.3 控压技术

p：压力降，MPa;L：套管长度，m;ρ：流体密度，g/cm3;V：流速，m/s;D：套管直径，cm。

由上公式可知，开窗侧钻井内，依据U形管效应，水泥浆刚出套管时产生的负压最大，由下公式可知，此时空上返速度的平方与压力成对比，环空上返速度最快，对环空影响最大（尤其是悬挂器处），易造成井下事故。因此，在固井施工中，注水泥压力降为零后降低排量;替将压力未达循环压力时使用小排量。

3 现场应用

截至目前，共计施工24口井，使用效果明显，固井优质率75%。

4 认识与结论

①井眼畅通是套管成功下至设计位置的有力保障，因此下套管前必须做好井眼准备，保证套管顺利下入;②胶乳水泥浆有良好的防窜性，失水控制良好，水泥石韧性强，在小井眼、小间隙固井中值得推广;③整体式扶正器相比焊接式扶正器安全系数高，在小井眼、小间隙固井中值得推广。

参考文献：

[1]刘双进.小井眼开窗侧钻井固井工艺技术[J].化工管理，2016（6）：227.